FACULTAD DE INGENIERÍA


DIVISIÓN DE INGENIERÍA DE CIENCIAS DE LA TIERRA
DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIÓN DEL PETRÓLEO
Programa de la Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS Clave: 0461 Núm. de créditos: 09 Carrera: ING. PETROLERO ING. DE MINAS Y METALURGISTA Duración del curso: Semanas: 16 Horas: 72 Semestre: 5º, 5º Horas a la semana: Teoría: 4.5 Obligatoria: SI Prácticas: Optativa: OBJETIVO DEL CURSO El alumno explicará los principios, leyes y conceptos fundamentales que gobiernan el comportamiento de los fluidos y los aplicará al análisis de fenómenos y solución de problemas de flujo de hidrocarburos, pulpas, agua, aire comprimido y vapor. TEMAS Núm: Nombre: Horas I. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. 10 II. ESTATICA DE LOS FLUIDOS. 14 III. ANALISIS DIMENSIONAL Y TEORIA DE LOS MODELOS. 5 IV. ECUACIONES FUNDAMENTALES. 14 V. FLUJO EN CANALES. 4 VI. FLUJO EN TUBERIAS. 12 VII. MEDIDORES DE FLUJO. 5 VIII. FLUJO ESTACIONARIO DE FLUIDOS COMPRESIBLES. 4 IX. ARRASTRE EN CUERPOS SUMERGIDOS. 4 72 ASIGNATURAS ANTECEDENTES : CÁLCULO III ECUACIONES DIFERENCIALES TERMODINÁMICA DINÁMICA ASIGNATURAS CONSECUENTES : SISTEMAS INDUSTRIALES TERMODINÁMICOS E HIDRÁULICOS PERFORACIÓN DE POZOS PRINCIPIOS DE MECÁNICA DE YACIMIENTOS ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS I. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. ANTECEDENTES: Ecuaciones Diferenciales. Dinámica. Termodinámica. OBJETIVO: El alumno evaluará las propiedades básicas de los fluidos. CONTENIDO: I.1. Definición de fluido. I.2. Ley de Newton de la viscosidad. I.3. Viscosidad. I.4. Clasificación de los fluidos. I.5. Tensión interfacial; variables que influyen en esta propiedad. II. ESTATICA DE LOS FLUIDOS. ANTECEDENTES: Cálculo III. Dinámica. OBJETIVO: El alumno evaluará las fuerzas que actúan sobre superficies que se encuentran en un fluido en reposo y sus aplicaciones. CONTENIDO: II.1. Presión en un punto. II.2. Variación de la presión en el seno de un fluido en reposo; fluidos compresibles e incompresibles. II.3. Presiones absoluta y manométrica. II.4. Medidores de presión. II.5. Aplicaciones. II.6. Fuerzas sobre superficies planas y curvadas. II.7. Magnitud y punto de aplicación. II.8. Traslación y rotación de fluidos confinados. II.9. Aplicaciones. III. ANALISIS DIMENSIONAL Y TEORIA DE LOS MODELOS. ANTECEDENTES: Cálculo III. Dinámica. OBJETIVO: El alumno aplicará las teorías del análisis dimensional y de los modelos en el estudio de fenómenos de flujo. CONTENIDO: III.1. Análisis dimensional. III.2. Grupos adimensionales. III.3. Teoría de Buckinham. III.4. Semejanzas geométrica, cinemática y dinámica. III.5. Aplicaciones. IV. ECUACIONES FUNDAMENTALES. ANTECEDENTES: Cálculo III. Ecuaciones Diferenciales. Dinámica. OBJETIVO: El alumno analizará y resolverá los problemas de flujo de fluidos usando las ecuaciones fundamentales de la Física. CONTENIDO: IV.1. Ecuación de continuidad. IV.2. Ecuaciones de cantidad de movimiento y de conserva- ción de energía. IV.3. Aplicaciones. V. FLUJO EN CANALES. ANTECEDENTES: Cálculo III. OBJETIVO: El alumno aplicará las ecuaciones de Chézy y de Manning en la solución de problemas de flujo en canales. CONTENIDO: V.1. Perímetro mojado y radio hidráulico. V.2. Ecuaciones de Chézy y de Manning . V.3. Distribución de velocidad y profundidad crítica. V.4 Aplicaciones. VI. FLUJO EN TUBERIAS . ANTECEDENTES: Cálculo III. Dinámica. OBJETIVO: El alumno aplicará la teoría de flujo de fluidos en tuberías. CONTENIDO: VI.1. Flujo laminar y flujo turbulento; número de Reynolds. VI.2. Flujo con pérdidas de carga. VI.3. Ecuación de Bernoulli modificada. VI.4. Pérdidas de carga por fricción. VI.5. Pérdidas menores. VI.6. Ecuación de Darcy y Weisbach. VI.7. Diagrama de Moody. VI.8. Ecuación de Poiseuille. VI.9. Aplicaciones. VII. MEDIDORES DE FLUJO. ANTECEDENTES: Cálculo III. Dinámica. OBJETIVO: El alumno describirá los diferentes aparatos utilizados en la medición de flujo. CONTENIDO: VII.1. Presión estática y presión de estancamiento. VII.2. Sonda de presión. VII.3. Disco de Ser. VII.4. Tubo de Pitot. VII.5. Tubo de Venturi. VII.6. Orificios. VII.7. Aplicaciones. VIII. FLUJO ESTACIONARIO DE FLUIDOS COMPRESIBLES. ANTECEDENTES: Cálculo III. Termodinámica. OBJETIVO: El alumno explicará la teoría termodinámica en la solución de problemas de flujo de fluidos compresibles. CONTENIDO: VIII.1 Flujo isotérmico y flujo adiabático. VIII.2 Toberas convergente y divergente. VIII.3 Ondas de choque. VIII.4 Aplicaciones. IX. ARRASTRE EN CUERPOS SUMERGIDOS. ANTECEDENTES: Cálculo III. Dinámica. OBJETIVO: El alumno explicará la teoría elemental de las fuerzas de arrastre en cuerpos sumergidos. CONTENIDO: IX.1 Coefeciente de arrastre. IX.2 Ley de Stokes. Ley de impacto. Velocidad de asentamiento. Depósito de sedimentos. IX.3 Aplicaciones. TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION: Exposición oral (X) Exámenes parciales (X) Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X) Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X) Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X) Seminarios ( ) Asistencia a prácticas ( ) Lecturas obligatorias (X) Otros: Trabajo de investigación ( ) Prácticas de taller o laboratorio ( ) Prácticas de campo ( ) Otras: BIBLIOGRAFIA Texto Temas de la materia para los que se recomienda: STREETER, Víctor y WYLIE E. Benjamin TODOS “Mecánica de fluidos” McGraw-Hill, 7º ed. México, 1983 SHAMES J. Irving “La Mecánica de los fluidos” McGraw-Hill México, 1979. III, IV, V STANDORD M. Bernard TODOS “Mecánica de fluidos” Cía. Editorial Continental, S.A., 3º ed. México, 1983 CONSULTA: CRANE Co. VI “Flow of Fluids Through Valves, Fitting and Pipe”. Technical Paper Num 410 E.E.U.U., 1972